Ψηφιακή Επεξεργασία Σηµμάτων

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Ψηφιακή Επεξεργασία Σηµμάτων"

ΓαпїЅα Καλάρης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Ψηφιακή Επεξεργασία Σηµμάτων Διάλεξη 3: DSP for Audio Δρ. Θωµμάς Ζαρούχας Επιστηµμονικός Συνεργάτης Μεταπτυχιακό Πρόγραµμµμα: Τεχνολογίες και Συστήµματα Ευρυζωνικών Εφαρµμογών και Υπηρεσιών 1

2 Προεπισκόπηση Τι είναι ήχος Δημιουργία Μετάδοση Ηχητικά κύματα Περίοδος Συχνότητα Κυκλική συχνότητα Μήκος κύματος Ένταση ήχου Είδη ήχου Απεικονίσεις σημάτων Πεδίου χρόνου Πεδίο συχνότητας

3 Που βρισκόμαστε... x(t) - & µ Sample/Hold / µ / µ x(t)

4 Που βρισκόμαστε... Πιο απλοποιηµένα... Υπολογιστικό Σύστηµα

5 Που βρισκόμαστε... Ψηφιακή επεξεργασία ήχου...

6 Που βρισκόμαστε... Ψηφιακή επεξεργασία ήχου... σύνθετο παράδειγµα

7 Τι είναι ο ήχος Περιοδικές μεταβολές της πίεσης του αέρα με συχνότητα αντιληπτή από το ανθρώπινο αυτί. Demo

8 Δημιουργία και μετάδοση του ήχου 1. Η ταλάντωση του ελάσματος μετακινεί τα διπλανά μόρια του αέρα. 2. Το ένα μόριο χτυπάει το άλλο και μεταδίδεται η κίνηση στον χώρο. 3. Δημιουργούνται πυκνώματα και αραιώματα στον αέρα. 4. Οι μεταβολές της πίεσης φτάνουν στο αυτί μας και ταλαντώνουν το τύμπανο. 5. Οι ταλαντώσεις ενεργοποιούν το ακουστικό νεύρο πίσω από το τύμπανο και το ερεθίζουν ηλεκτρικά. 6. Τα ηλεκτρικά σήματα μέσω των συνάψεων και των νευρώνων καταλήγουν στην ακουστική περιοχή του εγκεφάλου.

9 Δημιουργία και μετάδοση του ήχου 1. Η ταλάντωση του ελάσματος μετακινεί τα διπλανά μόρια του αέρα. 2. Το ένα μόριο χτυπάει το άλλο και μεταδίδεται η κίνηση στον χώρο. 3. Δημιουργούνται πυκνώματα και αραιώματα στον αέρα. 4. Οι μεταβολές της πίεσης φτάνουν στο αυτί μας και ταλαντώνουν το τύμπανο. 5. Οι ταλαντώσεις ενεργοποιούν το ακουστικό νεύρο πίσω από το τύμπανο και το ερεθίζουν ηλεκτρικά. 6. Τα ηλεκτρικά σήματα μέσω των συνάψεων και των νευρώνων καταλήγουν στην ακουστική περιοχή του εγκεφάλου.

10 Δημιουργία και μετάδοση του ήχου 1. Η ταλάντωση του ελάσματος μετακινεί τα διπλανά μόρια του αέρα. 2. Το ένα μόριο χτυπάει το άλλο και μεταδίδεται η κίνηση στον χώρο. 3. Δημιουργούνται πυκνώματα και αραιώματα στον αέρα. 4. Οι μεταβολές της πίεσης φτάνουν στο αυτί μας και ταλαντώνουν το τύμπανο. 5. Οι ταλαντώσεις ενεργοποιούν το ακουστικό νεύρο πίσω από το τύμπανο και το ερεθίζουν ηλεκτρικά. 6. Τα ηλεκτρικά σήματα μέσω των συνάψεων και των νευρώνων καταλήγουν στην ακουστική περιοχή του εγκεφάλου.

11 Δημιουργία και μετάδοση του ήχου Το ένα μόριο χτυπάει το άλλο και μεταδίδεται η κίνηση στον χώρο.

12 Δημιουργία και μετάδοση του ήχου 1. Η ταλάντωση του ελάσματος μετακινεί τα διπλανά μόρια του αέρα. 2. Το ένα μόριο χτυπάει το άλλο και μεταδίδεται η κίνηση στον χώρο. 3. Δημιουργούνται πυκνώματα και αραιώματα στον αέρα. 4. Οι μεταβολές της πίεσης φτάνουν στο αυτί μας και ταλαντώνουν το τύμπανο. 5. Οι ταλαντώσεις ενεργοποιούν το ακουστικό νεύρο πίσω από το τύμπανο και το διεγείρουν ηλεκτρικά. 6. Τα ηλεκτρικά σήματα μέσω των συνάψεων και των νευρώνων καταλήγουν στην ακουστική περιοχή του εγκεφάλου.

13 Δημιουργία και Μετάδοση του ήχου 1. Η ταλάντωση του ελάσματος μετακινεί τα διπλανά μόρια του αέρα. 2. Το ένα μόριο χτυπάει το άλλο και μεταδίδεται η κίνηση στον χώρο. 3. Δημιουργούνται πυκνώματα και αραιώματα στον αέρα. 4. Οι μεταβολές της πίεσης φτάνουν στο αυτί μας και ταλαντώνουν το τύμπανο. 5. Οι ταλαντώσεις ενεργοποιούν το ακουστικό νεύρο πίσω από το τύμπανο και το διεγείρουν ηλεκτρικά. 6. Τα ηλεκτρικά σήματα μέσω των συνάψεων και των νευρώνων καταλήγουν στην ακουστική περιοχή του εγκεφάλου.

14 Δημιουργία και Μετάδοση του ήχου 1. Η ταλάντωση του ελάσματος μετακινεί τα διπλανά μόρια του αέρα. 2. Το ένα μόριο χτυπάει το άλλο και μεταδίδεται η κίνηση στον χώρο. 3. Δημιουργούνται πυκνώματα και αραιώματα στον αέρα. 4. Οι μεταβολές της πίεσης φτάνουν στο αυτί μας και ταλαντώνουν το τύμπανο. 5. Οι ταλαντώσεις ενεργοποιούν το ακουστικό νεύρο πίσω από το τύμπανο και το διεγείρουν ηλεκτρικά. 6. Τα ηλεκτρικά σήματα μέσω των συνάψεων και των νευρώνων καταλήγουν στην ακουστική περιοχή του εγκεφάλου.

15 Δημιουργία και Μετάδοση του ήχου 1. Η ταλάντωση του ελάσματος μετακινεί τα διπλανά μόρια του αέρα. 2. Το ένα μόριο χτυπάει το άλλο και μεταδίδεται η κίνηση στον χώρο. 3. Δημιουργούνται πυκνώματα και αραιώματα στον αέρα. 4. Οι μεταβολές της πίεσης φτάνουν στο αυτί μας και ταλαντώνουν το τύμπανο. 5. Οι ταλαντώσεις ενεργοποιούν το ακουστικό νεύρο πίσω από το τύμπανο και το διεγείρουν ηλεκτρικά. 6. Τα ηλεκτρικά σήματα μέσω των συνάψεων και των νευρώνων καταλήγουν στην ακουστική περιοχή του εγκεφάλου.

16 Μετάδοση ηχητικών κυμάτων Μετατόπιση σε επόμενο χρονικό στιγμιότυπο

17 Μετάδοση ηχητικών κυμάτων

18 Μεταβολή πίεσης ηχητικών κυμάτων

19 Αντικειμενικά χαρακτηριστικά ηχητικών κυμάτων Ένταση ήχου (Ι) Εξαρτάται από το πλάτος του ηχητικού κύματος. Υποκειμενικά το αντιλαμβανόμαστε ως δυνατό / σιγανό ήχο Συχνότητα ήχου (f) Το ύψος του ήχου. Πόσο συμπιεσμένα είναι τα πυκνώματα και τα αραιώματα του ήχου. Υποκειμενικά το αντιλαμβανόμαστε ως ήχο ο οποίος είναι μπάσος ή πρίμος

20 Ηχητικά κύματα p( t) = p + p ηµ(ω t) 0 m

21 Ηχητικά κύματα p( t) = + p ηµ (ω t) p0 m Η πίεση του ατμοσφαιρικού αέρα τη χρονική στιγμή t.

22 Ηχητικά κύματα p( t) = p + ηµ( ωt) p 0 m Η πίεση του ατμοσφαιρικού αέρα τη χρονική στιγμή t. Η αρχική πίεση πριν τη δημιουργία του ήχου.

23 Ηχητικά κύματα p( t) = p + ηµ( ωt) p 0 m Η πίεση του ατμοσφαιρικού αέρα τη χρονική στιγμή t. Η αρχική πίεση πριν τη δημιουργία του ήχου. Αρμονική μεταβολή της πίεσης λόγω ταλάντωσης της ηχητικής πηγής

24 Ηχητικά κύματα p( t) = p + ηµ( ωt) p 0 m Η πίεση του ατμοσφαιρικού αέρα τη χρονική στιγμή t. Η αρχική πίεση πριν τη δημιουργία του ήχου. Το μέγιστο πλάτος μεταβολής της πίεσης.

25 Ηχητικά κύματα p( t) = p + ηµ( ωt) p 0 m Η πίεση του ατμοσφαιρικού αέρα τη χρονική στιγμή t. Η αρχική πίεση πριν τη δημιουργία του ήχου. Το μέγιστο πλάτος μεταβολής της πίεσης. Η κυκλική συχνότητα του κύματος.

26 Ηχητικά κύματα p( t) = p + p ηµ(ω t) 0 m t=0, p=p 0 Αύξηση έως p 0 +p m T Μείωση έως p 0 - p m Επιστροφή σε p 0 μετά από χρόνο T

27 Περίοδος Τ Περίοδος (Τ): Το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μεταξύ δύο ίδιων καταστάσεων T

28 Περίοδος Τ Περίοδος (Τ): Το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μεταξύ δύο ίδιων καταστάσεων T T

29 Περίοδος Τ Περίοδος (Τ): Το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μεταξύ δύο ίδιων καταστάσεων T T 2T

30 Περίοδος Τ Περίοδος (Τ): Το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μεταξύ δύο ίδιων καταστάσεων T T 2T

31 Περίοδος Τ Περίοδος (Τ): Το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μεταξύ δύο ίδιων καταστάσεων T T 2T

32 Περίοδος Τ Περίοδος (Τ): Το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μεταξύ δύο ίδιων καταστάσεων T T 2T

33 Περίοδος Τ Περίοδος (Τ): Το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μεταξύ δύο ίδιων καταστάσεων Περιοδικό σήµα? Θεµελιώδης περίοδος? T T 2T

34 Συχνότητα f (επανεξέταση) Συχνότητα (f): Ο αριθμός των επαναλήψεων μιας κατάστασης στην μονάδα του χρόνου (f=1/t) Εάν η μονάδα του χρόνου είναι 1 sec, τότε μονάδα συχνότητας το Hz=1/sec

35 Συχνότητα f (επανεξέταση) Συχνότητα (f): Ο αριθμός των επαναλήψεων μιας κατάστασης στην μονάδα του χρόνου (f=1/t) Εάν η μονάδα του χρόνου είναι 1 sec, τότε μονάδα συχνότητας το Hz=1/sec 1KHz=1000Hz

36 Κυκλική Συχνότητα ω Περιστροφική κίνηση Ρυθμός μεταβολής της γωνίας (θ) Σταθερός ρυθμός ω 60 2π ω=2π f= T. Μονάδες μέτρησης: Ακτίνια/δευτερόλεπτο (rad/sec) 1rad=360 o /2π

37 Ηχητικά κύματα p( t) = p + p ηµ(ω t) 0 m 0

38 Ηχητικά κύματα p( t) = p + p ηµ(ω t) 0 m 0 π ω

39 Ηχητικά κύματα p( t) = p + p ηµ(ω t) 0 m 0 π ω 2π ω

40 Ηχητικά κύματα p( t) = p + p ηµ(2ω t) 0 m 0 π ω 2π ω

41 Ηχητικά κύματα p( t) = p + p ηµ(2ω t) 0 m 0 T π ω 2π ω 2π T = ω 2π T = 2ω π T T = = ω 2

42 Ηχητικά κύματα p( t) = p + p ηµ(2ω t) 0 m 0 T π ω 2π ω 2π T = ω 2π T = 2ω π T T = = ω 2

43 Ηχητικά κύματα p( t) = p + p ηµ(2ω t) 0 m 0 T π ω 2π ω 2π T = ω 2π T = 2ω π T T = = ω 2

44 Ηχητικά κύματα p( t) = p + p ηµ(2ω t) 0 m 0 T π ω 2π ω 2π T = ω 2π T = 2ω π T T = = ω 2

45 Ηχητικά κύματα p( t) = p + p ηµ(2ω t) 0 m 0 T π ω 2π ω 2π T = ω 2π T = 2ω π T T = = ω 2

46 Ηχητικά κύματα Μήκος κύματος: λ c = =ct m f [ ]

47 Ηχητικά κύματα Μήκος κύματος: λ c = =ct f [ m]

48 Τα είδη του ήχου Απλός: Η μεταβολή της πίεσης είναι αρμονική συνάρτηση του χρόνου Σύνθετος: Ήχοι που προκύπτουν από την σύνθεση δύο ή περ. απλών ήχων Θόρυβος: Ήχοι με τυχαία μεταβολή της πίεσης του αέρα Κρότος: Ήχος με απότομη μεταβολή της πίεσης του αέρα. Demo

49 Φάσμα βασικών σημάτων ητ ητ Χρόνος Συχνότητα

50 Απεικόνιση βασικών σημάτων- (1) Να σχεδιάσετε δύο (2) ηµίτονα µε κεντρικές συχνότητες 500 Hz και 2 khz στο πεδίο του χρόνου (time domain) και στο πεδίο της συχνότητας (frequency domain) ητ ητ

51 Απεικόνιση βασικών σημάτων- (2) Σήµα οµιλίας ητ ( ) (sec) db ητ ( ) (Hz)

52 Απεικόνιση βασικών σημάτων- (3) Σήµα µουσικής ητ ( ) (sec) db ητ ( ) (Hz)

53 Απεικόνιση βασικών σημάτων- (4) Σήµα µουσικής (λογισµικό επεξεργασίας ήχου Audacity) ητ ητ

54 Υποκειμενικά Χαρακτηριστικά του ήχου Ακουστότητα Ύψος του ήχου Χροιά του ήχου

55 Ευχαριστώ! Web:

Σχετικά έγγραφα

Κεφάλαιο 5 ο : Μηχανικά Κύματα

Κεφάλαιο 5 ο : Μηχανικά Κύματα Φυσική Γ Γυμνασίου Βασίλης Γαργανουράκης http://users.sch.gr/vgargan g g Εισαγωγή Η ενέργεια μεταφέρεται με μεταφορά μάζας Αν ρίξεις μια μπάλα προς ένα αμαξάκι, το αμαξάκι